KR100796740B1 - Time delay phase shifter - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래기술의 일 예에 따른 시간 지연회로의 구성을 나타낸 도면;1 is a view showing the configuration of a time delay circuit according to an example of the prior art;
도 2는 종래기술의 다른 예에 따른 시간 지연회로의 구성을 나타낸 도면;2 is a diagram showing the configuration of a time delay circuit according to another example of the prior art;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스코드 스위치를 이용한 시간지연 위상 변위기를 설명하기 위한 도면;3 is a view for explaining a time delay phase shifter using a cascode switch according to an embodiment of the present invention;
도 4는 도 3의 (b)에 도시된 시간지연 위상 변위기에서 광대역 특성에 적합하도록 부하와 완충기를 더 구비한 상태를 나타낸 도면;4 is a view showing a state further provided with a load and a shock absorber to be suitable for the broadband characteristics in the time delay phase shifter shown in FIG.
도 5는 도 4의 (b)에 도시된 시간지연 위상 변위기에서 가변 이득 증폭기를 더 구비한 상태를 나타낸 도면;5 is a view showing a state further provided with a variable gain amplifier in the time delay phase shifter shown in FIG.
도 6은 본 발명에 의한 위상 변위기의 구체적인 예로서 3비트 위상 변위기의 구성회로를 나타낸 도면; 및6 is a diagram showing the configuration circuit of a 3-bit phase shifter as a specific example of the phase shifter according to the present invention; And
도 7은 도 6의 3비트 위상 변위기의 주파수에 대한 위상 변화와 삽입 이득을 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating a phase change and an insertion gain with respect to the frequency of the 3-bit phase shifter of FIG. 6.
* 도면 중의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
210: 전송선 라인210: transmission line line
220: 커패시턴스를 가지는 소자220: element having capacitance
301: 분포 전송선을 형성하는 인덕터301: inductor forming a distributed transmission line
302: 분포 전송선을 형성하는 커패시터302: Capacitor forming a distribution transmission line
303: 캐스코드 스위치 사이의 인덕턴스 소자303: inductance element between cascode switches
304: 분포 전송선의 병렬 커패시턴스에 해당하는 능동 소자304: active element corresponding to parallel capacitance of distributed transmission line
305: 캐스코드 스위치를 온, 오프(ON, OFF) 시키는 능동 소자305: Active device for turning on and off the cascode switch
401: 부하401: load
402: 완충기402: shock absorber
501: 가변 이득 조절 증폭기501 variable gain adjustment amplifier
본 발명은 신호의 위상을 변화시키는 위상 변위기에 관한 것으로서, 특히, 캐스코드로 형성된 복수 개의 스위치를 이용하고, 상기 각 스위치의 입력단자는 인덕턴스 소자를 매개로 캐스캐이드(Cascade)로 연결되며, 각 스위치에 기인한 기생 캐패시턴스 성분과 인덕턴스 소자는 분포형 전송선을 형성하여 시간지연 회로로 이용 되도록 하고, 각 스위치를 온-오프 시켜, 각 스위치의 출력 단자를 통하여 출력 신호가 나타나게 함으로써, 삽입 이득을 가짐과 동시에 적은 면적을 차지하고 광대역 신호의 위상을 디지털적으로 제어할 수 있도록 한 위상 변위기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase shifter for changing a phase of a signal. In particular, a plurality of switches formed of a cascode are used, and the input terminals of the switches are connected to a cascade through an inductance element. The parasitic capacitance component and the inductance element caused by each switch form a distributed transmission line to be used as a time delay circuit, turn each switch on and off, and display an output signal through the output terminal of each switch. The present invention relates to a phase shifter that has a small area and takes up a small area and allows digitally controlling the phase of a wideband signal.
일반적으로 위상 배열 안테나 시스템에서 안테나 빔을 조절하기 위해서는 각 안테나마다 위상 변위기(phase shifter)가 필요하고 광대역 신호의 위상을 변화시키기 위해서는 시간 지연 회로가 필요하다. 기존의 시간 지연 회로는 PIN 다이오드나 MEMS 스위치의 작동에 의해 발생하는 두 전송선의 길이 차이를 이용하거나 MEMS 스위치를 분포 전송선 회로에 삽입하여 커패시턴스를 아날로그적으로 변환시켜서 구현한다. In general, a phase shifter is required for each antenna to adjust an antenna beam in a phased array antenna system, and a time delay circuit is required to change a phase of a wideband signal. Conventional time delay circuits are implemented by using the difference in length between two transmission lines caused by the operation of a PIN diode or MEMS switch or by converting the capacitance analogously by inserting the MEMS switch into the distribution transmission line circuit.
도 1은 종래기술의 일 예에 따른 시간 지연회로의 구성을 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 입력과 출력 쪽에 각각 SPDT 스위치를 설치하고 이들의 작동에 의해 발생하는 위쪽 부분의 전송선 길이와 아래쪽 부분의 전송선 길이 차이를 이용해서 시간지연 회로를 구현한 것이다. 이 때, SPDT 스위치는 PIN 다이오드나 MEMS 스위치를 이용하여 구현되어 왔다. 하지만 PIN 다이오드의 전력소모 문제나 MEMS 스위치의 높은 동작 전압과 신뢰성 문제는 개선의 필요성 때문에 계속 연구되고 있다. 도 1에서 보는 바와 같이 위쪽과 아래쪽의 전송선 길이 차이는 △ℓ가 된다. 이 때의 위상차는 β△ℓ이 된다. 여기서 β는 전송선의 진행상수 (Propagation constant) 이다. 신호의 위상을 360도까지 변화시키기 위해서는 도 1과 같은 위상 변위기를 비트별로 캐스케이드(cascade)로 연결해야 하는데, 이에 따라 각각의 스위치에서 발생하는 삽입손실이 더해져 삽입손실의 증가를 가져오게 된다. 뿐만 아니라 각 비트를 직렬로 연결하므로 회로 전체 면적과 위상 오차가 증가하게 된다.1 is a view showing the configuration of a time delay circuit according to an example of the prior art. Referring to FIG. 1, a time delay circuit is implemented by using SPDT switches at input and output sides, respectively, and using transmission line lengths in the upper part and transmission line lengths in the lower part generated by their operation. At this time, the SPDT switch has been implemented using a PIN diode or a MEMS switch. However, power dissipation issues in PIN diodes and high operating voltages and reliability issues in MEMS switches continue to be studied because of the need for improvement. As shown in Fig. 1, the difference between the transmission line lengths at the top and the bottom is Δℓ. The phase difference at this time is βΔL. Where β is the propagation constant of the transmission line. In order to change the phase of the signal up to 360 degrees, the phase shifters as shown in FIG. 1 must be cascaded bit by bit. As a result, the insertion loss generated in each switch is added to increase the insertion loss. In addition, connecting each bit in series increases the overall circuit area and phase error.
도 2는 종래기술의 다른 예에 따른 시간 지연회로의 구성을 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 전송선 라인(210)에 병렬로 커패시턴스를 가지는 소자(220) 를 주기적으로 병렬로 연결하여 분포형 전송선 형태로 구현하고 커패시턴스 성분을 동시에 변화시킴으로써 시간 지연 차이를 얻을 수 있다. 이 커패시턴스를 가지는 소자(220)로는 쇼트기 버랙터(Schottky varactor)나 MEMS 스위치를 사용할 수 있고 전압을 조절함으로써 커패시턴스를 변화시킬 수 있다. 그러나 전압에 따른 커패시턴스 변화범위가 제한되어 있어서 시간 지연 차이 변화가 매우 적다. 그리고 전압을 컴퓨터를 이용하여 디지털적으로 변화시키기 위해서는 추가적으로 디지털 신호를 아날로그신호로 바꿔주는 변환기(DAC)를 필요로 한다.2 is a view showing the configuration of a time delay circuit according to another example of the prior art. Referring to FIG. 2, a time delay difference may be obtained by periodically connecting the
따라서, 본 발명의 기술적 과제는, 삽입 이득을 가짐과 동시에 적은 면적을 차지하고 광대역 신호의 위상을 디지털적으로 제어할 수 있는 위상 변위기를 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem of the present invention is to provide a phase shifter which has an insertion gain and occupies a small area and can digitally control the phase of a wideband signal.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 시간 지연 위상 변위기는:The time delay phase shifter of the present invention for solving the above technical problem is:
그 각각이 기생 캐패시턴스 성분을 포함하며, 입력 단자와 출력 단자를 가지는 스위치 복수 개와;A plurality of switches each of which includes a parasitic capacitance component, the switch having an input terminal and an output terminal;
상기 각 스위치의 입력 단자를 캐스케이드로 연결하는 매개체 역할을 하는, 인덕턴스 성분을 가지는 소자들과;Elements having an inductance component, which serves as a medium for cascading the input terminals of the switches;
상기 복수 개의 스위치를 온-오프 시켜, 상기 복수의 스위치의 각각의 상기 출력 단자를 통해 출력 신호가 나타나도록 하는 온-오프 구동부;An on-off driving unit for turning on and off the plurality of switches to display an output signal through each of the output terminals of the plurality of switches;
를 구비하여, 상기 복수의 스위치의 각각에 기인한 상기 기생 캐패시턴스와 상기 인덕턴스 성분을 가지는 소자가 함께 시간 지연회로의 일부로 기능하도록 하여, 신호의 위상을 디지털적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.And the parasitic capacitance and the inductance component due to each of the plurality of switches function together as part of a time delay circuit, thereby controlling the phase of the signal digitally.
여기서, 상기 복수 개의 스위치들이 캐스코드 구조를 이루는 것이 바람직하며, 이 경우, 상기 복수 개의 스위치들의 각각이 MOSFET, HEMT, MESFET, BJT 및 HBT로 구성된 능동 소자군으로부터 선택된 어느 하나를 이용하여 형성되는 것을 더욱 바람직하다.Here, it is preferable that the plurality of switches form a cascode structure, and in this case, each of the plurality of switches is formed using any one selected from an active device group consisting of MOSFET, HEMT, MESFET, BJT, and HBT. More preferred.
또한, 상기 각 스위치의 출력 단자를 통해 나오는 출력 신호가 추가로 거치도록 하는 완충기나, 증폭기를 더 구비할 수도 있고, 상기 각 스위치의 출력 단자를 통해 나오는 출력 신호의 크기를 변화시키기 위한 목적으로 하는 가변 이득 증폭기를 더 구비할 수도 있다.In addition, a buffer or an amplifier may be further provided to pass through an output signal output through the output terminal of each switch, and for the purpose of changing the magnitude of the output signal output through the output terminal of each switch. A variable gain amplifier may be further provided.
상기와 같이 증폭기나 가변 이득 증폭기를 더 구비한 상태에서 증폭기나 가변 이득 증폭기를 거친 출력 신호가 추가로 거치도록 하는 완충기를 더 구비하는 것도 바람직하다.It is also preferable to further include a buffer for additionally passing the output signal through the amplifier or the variable gain amplifier in a state in which the amplifier or the variable gain amplifier is further provided as described above.
또한, 상기 각 스위치의 입력 단자를 캐스케이드로 연결하는 매개체 역할을 하는, 인덕턴스 성분을 가지는 소자로는 전송선이나 인덕터를 사용할 수 있다.In addition, a transmission line or an inductor may be used as an element having an inductance component, which serves as a medium for connecting the input terminals of the switches to the cascade.
그리고, 여러 개의 비트들을 포함하는 고주파 디지털 시간 지연 위상 변위기에 있어서, 상기 여러 개의 비트들 중의 일부가:And, in a high frequency digital time delay phase shifter comprising several bits, some of the several bits are:
그 각각이 기생 캐패시턴스 성분을 포함하며, 입력 단자와 출력 단자를 가지 는 스위치 복수 개와;A plurality of switches each of which includes a parasitic capacitance component, the switch having an input terminal and an output terminal;
상기 각 스위치의 입력 단자를 캐스케이드로 연결하는 매개체 역할을 하는, 인덕턴스 성분을 가지는 소자들과;Elements having an inductance component, which serves as a medium for cascading the input terminals of the switches;
상기 복수 개의 스위치를 온-오프 시켜, 상기 복수의 스위치의 각각의 상기 출력 단자를 통해 출력 신호가 나타나도록 하는 온-오프 구동부;An on-off driving unit for turning on and off the plurality of switches to display an output signal through each of the output terminals of the plurality of switches;
를 구비하여, 상기 복수의 스위치의 각각에 기인한 상기 기생 캐패시턴스와 상기 인덕턴스 성분을 가지는 소자가 함께 시간 지연회로의 일부로 기능하도록 하여, 신호의 위상을 디지털적으로 제어하는 것도 바람직하다.It is also preferred that the parasitic capacitance and the inductance component attributable to each of the plurality of switches function together as part of a time delay circuit to digitally control the phase of the signal.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스코드(casccode) 스위치를 이용한 시간지연 위상 변위기를 설명하기 위한 도면으로서, 더욱 상세하게는, 도 3의 (a)는 상기 시간 지연 위상 변위기의 원리를 설명하기 위한 도면이며, 도 3의 (b)는 상기 시간지연 위상 변위기의 구성 회로도이다. 도 3의 (a)를 참조하면, 분포 전송선이 인덕터(301)들과 커패시터(302)들을 포함하여 구성된다. 이러한 분포 전송선의 경우, 위로 향한 각 화살표의 방향에서 신호를 뽑아내어서 위상 차이를 얻을 수 있다. 이 때, 인덕턴스 L 과 커패시턴스 C는 전송선의 특성 임피던스와 각 신호의 위상차이로부터 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.FIG. 3 is a diagram illustrating a time delay phase shifter using a cascode switch according to an embodiment of the present invention. More specifically, FIG. 3A illustrates the principle of the time delay phase shifter. FIG. 3B is a circuit diagram illustrating the time delay phase shifter. Referring to FIG. 3A, the distribution transmission line includes the
수학식 1에서 Z0는 전송선의 특성 임피던스이고, φ는 도3의 (a)에서 L과 C 에 의한 각 섹션별 위상 차이이다. 예를 들어 전송선의 특성 임피던스가 50Ω이고, 주파수 10GHz에서 22.5도의 위상 차이를 얻기 위해서는 수학식 1로부터 C=0.125pF, L=0.312nH가 된다. In Equation 1, Z 0 is a characteristic impedance of a transmission line, and φ is a phase difference for each section by L and C in FIG. For example, in order to obtain a phase difference of 50? And a phase difference of 22.5 degrees at a frequency of 10 GHz, C = 0.125pF and L = 0.312nH can be obtained from Equation (1).
도 3의 (b)에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 시간지연 위상 변위기는 능동소자, 예컨대 NMOS를 구성요소로 채용한 캐스코드 스위치를 이용한다. 참조번호 303은 위상 변위기를 형성하는데 있어 캐스코드 스위치 사이의 인덕턴스 소자로서, 이를 일반적인 인덕터를 이용하여 구성할 수도 있지만, 마이크로 스트립(microstrip)을 이용하여 구성할 수 있다. 즉 높은 특성 임피던스를 가지는 전송선의 경우 그 자체로 인덕터로 사용할 수 있기 때문에 분포 전송선의 일부로 이용할 수 있다. 특히 반도체 기판 위에 일반적인 인덕터를 설치할 경우 인덕터의 공진 주파수 때문에 사용 주파수에 제한을 가져오게 되기 때문에, 이러한 문제점을 해결하기 위해 마이크로 스트립(microstrip)형태로 인덕턴스 소자를 구현하는 것이 바람직할 수도 있다. 본 발명의 시간지연 위상 변위기에서 병렬로 신호를 뽑아 내기 위해서 참조번호 304와 305로 구성된 캐스코드 스위치를 이용한다. 참조번호 304는 캐스코드 스위치에서 분포 전송선의 병렬 커패시턴스에 해당하는 능동 소자이며, 참조번호 305는 캐스코드 스위치를 온, 오프(ON, OFF) 구동시키는 능동 소자이다. 병렬 커패시턴스에 해당하는 능동 소자(304)에서는 NMOS의 게이트와 소스 사이의 커패시턴스가 분포 전송선의 병렬 커패시턴스를 형성하게 된다. 따라서 고주파 신호는 분포 전송선을 따라 전달되고 참조번호 304와 305에 의해 증폭된다. 참조번호 305의 게이트 바이어스 (Vg1~VgN)중 하나씩을 온(ON) 시켜서 신호를 병렬로 뽑아낼 수 있고 이 때의 각 신호간의 위상차를 이용하여 위상 변위기를 구현할 수 있다. 참조번호 304의 트랜지스터와 참조번호 303의 인덕터가 실제적으로 저항성분을 포함하고 있어서 신호가 분포 전송선을 따라 전달되면서 감쇄하게 된다. 따라서 각각의 병렬로 뽑히는 신호의 크기가 뒤로 갈수록 작아지게 되어 위상 변위기의 각 상태 간 신호크기의 차이가 생기게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 참조번호 305의 각각의 트랜지스터의 크기를 뒤로 갈수록 크게 함으로써 각각의 캐스코드 스위치의 전달 전도도(gm)를 높이게 하면, 이에 의해 뒤로 갈수록 신호의 증폭률이 커지게 된다. 이러한 방법을 이용하여서 위상 변위기의 각 상태간의 크기 변화를 최소화할 수 있게 된다.In Figure 3 (b), the time delay phase shifter according to an embodiment of the present invention uses a cascode switch employing an active element, such as NMOS as a component.
도 4는 도 3의 (b)에 도시된 시간지연 위상 변위기에서 광대역 특성에 적합하도록 부하와 완충기를 더 구비한 상태를 나타낸 도면이다. 더욱 상세하게는, 도 4의 (a)는 도 3의 (b)에 도시된 시간지연 위상 변위기에서 광대역 특성에 적합하도록 부하와 완충기를 더 구비한 상태의 개념도이고, 도 4의 (b)는 이러한 부하와 완충기의 실제 구성을 포함하여 나타낸 회로도이다.FIG. 4 is a view illustrating a state in which a load and a buffer are further provided to be suitable for broadband characteristics in the time delay phase shifter shown in FIG. More specifically, Figure 4 (a) is a conceptual diagram of a state further provided with a load and a buffer to be suitable for the broadband characteristics in the time delay phase shifter shown in Figure 3 (b), Figure 4 (b) Is a circuit diagram including the actual configuration of such a load and a shock absorber.
도 4의 (a)와 (b)를 도 3의 (b)와 비교할 경우에 차이점은, 도 4의 (a)와 (b)에서는 도 3의 (b)의 각각의 캐스코드 스위치의 출력을 묶어서 최종 고주파 출력을 내기 위해 부하(401)와 완충기(Buffer; 402)를 삽입하였다는 것이다. 그 이외의 부분의 구성요소는 도 4의 (a)와 (b)를 도 3의 (b)와 비교할 때 동일하므로, 도시의 명확화를 위해 참조번호의 부착이나 이들에 대한 중복적인 설명은 생략한다. 참조번호 401은 캐스코드 스위치의 출력이 광대역 이득 특성을 얻게 하는 데 이용되는 부하로서, 저항과 인덕터의 조합이 사용될 수 있다. 참조번호 402는 광대역한 출력 정합 특성을 얻기 위한 완충기(buffer)로서, 능동 소자를 이용하여 구현될 수 있다. 도 4의 (b)에서는 부하(401)를 두 개의 인덕터와 하나의 저항을 이용하여 광대역한 이득 특성을 얻을 수 있도록 구현하였고 완충기(402)를 소스 폴로워(Source Follower) 형태로 구현하여 광대역 출력 정합을 얻을 수 있게 하였다.When comparing (a) and (b) of FIG. 4 with (b) of FIG. 3, the difference is that in FIG. 4 (a) and (b), the output of each cascode switch of (b) of FIG. The
도 5는 도 4의 (b)에 도시된 시간지연 위상 변위기에서 가변 이득 조절 증폭기를 더 구비한 상태를 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 가변 이득 조절 증폭기(501)가 부하(401)와 완충기(402) 사이에 삽입되어, 위상 변위기와 감쇄기 기능을 겸할 수 있다. 가변 이득 증폭기(501)를 추가함으로써 추가적인 증폭과 신호의 크기 조절이 가능하다. 또한, 위상 배열 안테나 시스템에서 각 안테나에 주입하는 신호의 크기를 조절함으로써 안테나 빔의 모양과 부엽을 조절할 수 있다.5 is a view showing a state further provided with a variable gain control amplifier in the time delay phase shifter shown in FIG. Referring to FIG. 5, a variable
도 6은 본 발명에 의한 위상 변위기의 구체적인 예로서 3비트 위상 변위기의 구성회로를 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, 3비트 위상 변위기가 8개의 캐스코드 스위치를 이용하여 구현되었으며, 가변 이득 증폭기(501)는 캐스코드 증폭기의 형태를 하고 있으며 게이트 바이어스(A)를 조절하여 이득을 조절하게 된다. 주파수 10GHz에서 22.5도의 위상 차이를 얻기 위해 인덕터와 트랜지스터의 크기를 조절하였다.6 is a view showing the configuration circuit of the 3-bit phase shifter as a specific example of the phase shifter according to the present invention. Referring to FIG. 6, a 3-bit phase shifter is implemented using eight cascode switches, and the
도 7의 (a)와 (b)는 각각 도 6의 3비트 위상 변위기의 주파수에 대한 위상 변화와 삽입 이득을 나타낸 그래프이다. 도 7의 (a)에서 볼 수 있듯이, 주파수에 따라 선형적으로 위상이 변하는 것으로부터 시간 지연 회로의 기능이 정상적으로 동작함을 알 수 있고 10 GHz에서 22.5도 간격으로 157.5도 까지 변하는 것을 확인 할 수 있다. 또한, 도 7의 (b)는 각 상태별로 주파수에 대한 이득 특성을 나타낸 것으로서, 이를 참조하면, 캐스코드 스위치와 가변이득 증폭기에 의해 5dB 이상의 삽입 이득을 가지고 각 상태별 이득 변화가 0.5dB 이내임을 알 수 있다.7 (a) and 7 (b) are graphs showing the phase change and the insertion gain with respect to the frequency of the 3-bit phase shifter of FIG. 6, respectively. As shown in (a) of FIG. 7, it can be seen that the function of the time delay circuit operates normally from the phase change linearly with frequency, and the change from 15 GHz to 27.5 degrees at 10 GHz. have. In addition, (b) of FIG. 7 shows gain characteristics for frequencies for each state. Referring to this, the gain change of each state is within 0.5 dB with an insertion gain of 5 dB or more by a cascode switch and a variable gain amplifier. Able to know.
상기한 바와 같이 본 발명은 신호의 위상을 변화시키는 위상 변위기에 관한 것으로서, 캐스코드로 형성된 복수개의 스위치를 이용하고, 상기 각 스위치의 입력단자는 인덕턴스 소자를 매개로 캐스캐이드(Cascade)로 연결되며, 각 스위치에 기인한 기생 캐패시턴스 성분과 상기 인덕턴스 소자는 분포형 전송선을 형성하여 시간지연 회로로 이용 되도록 하고, 각 스위치를 온-오프 시켜, 각 스위치의 출력 단자를 통하여 출력 신호가 나타나게 함으로써, 삽입 이득을 가짐과 동시에 적은 면적을 차지하고 광대역 신호의 위상을 디지털적으로 제어할 수 있는 이점이 있다.As described above, the present invention relates to a phase shifter for changing a phase of a signal, using a plurality of switches formed of a cascode, and the input terminal of each switch is connected to a cascade through an inductance element. The parasitic capacitance component and the inductance element caused by each switch are connected to each other to form a distributed transmission line to be used as a time delay circuit, turn each switch on and off, and display an output signal through the output terminal of each switch. In addition, it has the advantage of having an insertion gain, taking up a small area, and digitally controlling the phase of the wideband signal.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101263927B1 (en) | 2011-06-07 | 2013-05-13 | 고려대학교 산학협력단 | Phase shifter using switch-line type reflective load |
KR101269777B1 (en) | 2011-06-28 | 2013-05-30 | 고려대학교 산학협력단 | Terahertz band phase shifting device using signal leakage and beamforming system using thereof |
KR101513464B1 (en) * | 2013-02-27 | 2015-04-21 | 고려대학교 산학협력단 | Apparatus for wideband variable true-time delay |
CN107968649A (en) * | 2017-11-13 | 2018-04-27 | 东南大学 | A kind of high accuracy number time converter and its control method |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20040011295A (en) * | 2002-07-30 | 2004-02-05 | 국방과학연구소 | Mmic phase shifter using multi-folded lange couplers |
-
2006
- 2006-08-17 KR KR1020060077632A patent/KR100796740B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20040011295A (en) * | 2002-07-30 | 2004-02-05 | 국방과학연구소 | Mmic phase shifter using multi-folded lange couplers |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101263927B1 (en) | 2011-06-07 | 2013-05-13 | 고려대학교 산학협력단 | Phase shifter using switch-line type reflective load |
KR101269777B1 (en) | 2011-06-28 | 2013-05-30 | 고려대학교 산학협력단 | Terahertz band phase shifting device using signal leakage and beamforming system using thereof |
KR101513464B1 (en) * | 2013-02-27 | 2015-04-21 | 고려대학교 산학협력단 | Apparatus for wideband variable true-time delay |
CN107968649A (en) * | 2017-11-13 | 2018-04-27 | 东南大学 | A kind of high accuracy number time converter and its control method |
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